1　引言
　　板料沖壓是機械設計中先進的加工方法之一，在很多機器中，沖壓件占有相當大的比例。沖壓工藝已成為汽車、拖拉機、儀器、儀表、電子及國防工業等部門的主要工藝之一。在傳統的工藝中，存在以下缺點：
　　(1)查閱數據、表格需要花費較多的時間和大量的重復勞動；
　　(2)對人的設計經驗有極大的依賴性；
　　(3)即使經驗豐富的設計人員，在手工設計中，也不可能進行大量方案的詳細計算、分析和比較。因此設計結果往往不能達到最佳效果。
　　利用CAD技術可以有效地解決上述問題。但國內CAD技術的應用水平比較低，尚未在生產中廣泛推廣。由于拉深件的形狀千變萬化。開發一種各類拉深件都通用的CAD系統是非常困難和費時的。因此，本文選擇極為常見的筒形拉深件作為研究對象，并采用結構化分析(Structured Analysis)、結構化設計(Structured Design)和結構化程序設計(Structured Programming)，簡稱SA—SD—SP方法，進行研究與開發。

2　拉深件CAD系統的結構化分析
　　SA方法是在軟件開發分析階段所采用的控制數據流的方法。結構化分析是以現實模式為基礎，建立界面清晰的物理模型。界面內的內容應明確，以便在隨之進行的結構化設計中方便地建立邏輯模型。SA方法所采用的是“自頂向下、逐步細化”的方法，直到每個加工都有非常明確的含義為止。
　　根據SA方法，可建立拉深件CAD系統的數據流圖。該數據流圖共分三層 ，有60余個加工條目。圖1～圖3為第0層及第一層和第二層的部分數據流圖。
  　　第0層又稱最高層。最高層建立后再進一步分解其含義不具體的部分，如圖1中的“工藝設計”可分解為圖2所示的數據流圖，圖2中“確定拉深次數”又可分解為圖3所示的數據滾圖。建立第一層及以下各層數據流圖時，應注意兩個原則：
　　(1)初始輸入的數據流和最終輸出的數據流應與上一層一致；
　　(2)各部分之間的數據流要十分明確。
　　隨著數據流圖的建立，應編制數據流詞典，對網絡中各數據流的定義、加工的內容以及各個文件分別給予詳細的說明。

 

3　拉深件CAD系統的結構化設計
　　SD方法是在SA的基礎上實現的。具體步驟是：
　　(1)找出主加工、邏輯輸入和邏輯輸出；
　　(2)設計模塊結構的最高層和第一層；
　　(3)設計中、下層模塊。
　　下面以拉深件CAD系統為例，說明模塊結構圖的建立。
　　在拉深CAD系統中，“工藝設計”為主加工，根據系統提出的“筒形拉深件CAD系統”這一主模塊，將其畫在與主加工“工藝設計”相對應的位置上。模塊是最高層(第0層)，它第一次分解出的子模塊定義為第一層，第一層子模塊再分解若干子模塊。這樣分解下去直至每個子模塊的功能都十分明確為止。各子模塊之間傳遞的數據流應與物理模型(即數據流圖)中傳遞的數據流一致。

　　圖4為拉深件CAD系統模塊結構圖的0～2層。在模塊結構圖中，上層模塊對下層模塊有調用作用，下層模塊從上層模塊接收輸入并將處理結果反饋到上層模塊。同一層模塊之間自左向右依次執行。如圖4中的“工藝計算”模塊可以調用“計算毛坯直徑”模塊，同時將“毛坯計算參數”傳遞給“計算毛坯直徑”模塊，經“計算毛坯直徑”模塊處理后，再將“拉深設計參數”送回到“工藝計算”模塊。然后“工藝計算”模塊再調用“確定拉深次數”模塊，依次進行下去。
4　詞典與說明
　　經結構化分析建立數據流圖以后，要形成數據流詞典、加工說明和文件說明；經結構化設計建立模塊結構圖以后，要形成模塊功能說明，共設計者使用。#p#分頁標題#e#
　　同日常所用的詞典一樣，SA—SD—SP方法所用的詞典是一種工具。借助它可查出某個名稱的具體含義。詞典中可有三種類型的條目：數據流；文件；加工。
　　下面以筒形拉深件為例，說明詞典中應包括的內容。
　　 (1)數據流條目
　　數據流條目給出某個數據的定義，它通常是列出該數據流的各組成數據項。如圖1中的“零件圖信息”為：
　　零件圖信息=直徑+高度+圓角半徑+材料厚度+材料牌號
　　(2)文件條目
　　文件條目給出某個文件的定義。同數據流一樣，文件的定義也是列出其數據項。當文件是出自某手冊資料中的圖表時，可直接寫出其出處。如圖2中的“文件01”的條目是：

文件號：01
文件名：無凸緣零件修邊余量
出處：《沖壓設計資料》，王孝培主編，P156，表4-4

　　(3)加工說明
　　加工說明的任務是精確地描述一個加工要“做什么”，它包括加工的開始條件、激發條件、加工邏輯、優先等級、執行頻率、出錯處理等內容，其中最基本的是加工邏輯。應特別指出的是，加工邏輯只是表達加工要“做什么”，而不是用程序語言來描述“怎樣做”。加工說明的表達應該既精確又嚴格，能被非專業人員看懂和理解。圖4中的“確定修邊余量”這一加工的說明如下：

加工名：確定修邊余量
加工編號：2.1
開始條件：零件直徑d、高度h
激發條件：得到需要切邊的命令
加工邏輯：1計算工作相對高度h/d
2.從文件01中查出修邊余量δ
3.將δ值加于原工件高度，成為工件高度計算尺寸

5　拉深件CAD系統的結構化程序設計
　　SP方法的任務是，在邏輯模型的基礎上，針對每個模塊用選定的程序設計語言編寫一段可獨立調用的子程序。結構化程序設計的結果是：模塊流程圖；語法正確的源程序；源程序說明書。一般說來，經過結構化分析與結構化設計之后，編寫程度不會有太大的困難，因為每一模塊的功能和執行過程已經十分具體化了。
　　在結構化程序設計中，使用了結構化流程圖(又稱N—S圖)，這是一種容易看懂的流程圖，它是實現結構化編程的一種重要手段，這種流程圖不同于普通的流程圖，它沒有指向線和箭頭，所以看流程圖時不需沿著流程線方向上下左右來回跟蹤尋找。看結構流程圖就如同看一頁書一樣，由上而下看下來即可，這種方法能夠使程序設計者思路清楚，有條不紊地一步一步深入進行工作，用較短的時間設計出正確的程序，并容易驗證程序的正確性，便于維護。圖5是對應于圖3中2.3.1的結構化流程圖，根據它就可以寫出相應的程序。

置初值1%=0, BD=1,MC=1

K=T/D(0)X100

打開文件03

當MC＞0.005時

I%+1=＞1%

BD+1=＞BD

根據BD的值決定A%的值

<=

1.1

#p#分頁標題#e#

1.1

～1.3

1.3

～1.5

1.5

～1.8

1.8

～2.0

2.0

～2.2

2.2

～2.5

2.5

～2.8

>2.8

　A%=1

A%=2

A%=3

A%=4

A%=5

A%=6

A%=7

A%=8

A%=9

根據K的值決定P%值

K<=0.2

0.2

0.5

1.0

1.5

P%=1

P%=2

P%=3

P%=4

P%=5

從文件03中讀出拉深系數

求極限拉深系數MJ1(I%)

求極限拉深系數MS11(I%)

MC=MS1(I%)-MJ1(I%)

輸出MJ(I%),MS1(I%),MC

關閉文件

THEN

I%

                           ELSE

MS(0)=MS1(1)

　

MS(1)=MS1(I%-1)

輸出首次拉深系數

#p#分頁標題#e#

　　　　　　　　5拉深件CAD系統的結構化流程圖(一部分)
6　結論
　　本文用SA-SD-SP方法指導拉深件CAD系統的開發，達到了預期的目的，收到了令人滿意的效果。并應用于國家863計劃項目噴漿機器人的研制與開發。